| Project/Area Number |
23K22553
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| Project/Area Number (Other) |
22H01282 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
松田 昇也 金沢大学, 電子情報通信学系, 准教授 (20772213)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 達人 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (10736862)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
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| Keywords | 機械学習 / オンボードシステム / 科学衛星 / プラズマ波動 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，太陽地球系探査衛星として世界初の「人工知能技術搭載・オンボードデータ処理装置」を開発することを目的とする．世界各国が約60年間に渡って培ってきた科学観測の手法を，最新のビッグデータ解析技術との融合によって独自の切り口で進化させ，重要な自然現象の機上識別によって飛躍的なサイエンスアウトプット向上を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，来る10-20年の惑星探査計画のキー技術となり得る「人工知能技術搭載オンボードデータ処理装置」の開発に着手し，世界の先陣を切って衛星搭載に向けた技術獲得を目指している．特に，最先端デバイスの一つである動的再構成プロセッサ（DRP)を，世界で初めて衛星搭載プロセッサとして活用し，機械学習・推論の衛星機上実装による自動現象分類・抽出を実現する．当該年度は，あらせ衛星で観測されたプラズマ波動観測データ（電界・磁界パワースペクトルデータ）を模擬した疑似観測信号から，プラズマ波動の一種である高域混成共鳴放射（Upper Hybrid Resonance Emission）を自動抽出し，その特性周波数であるUHR（Upper Hybrid Resonance）周波数を同定するオンボードAIモデルを開発し，Renesas Electronics社製RZ/V2Lマイコンを搭載したDRP搭載ロジック評価ボードに搭載することでそのリアルタイム処理性能を評価した．システムはほぼ100%の精度で模擬信号を同定することができ，ダブルバッファリングの採用により，100 ms毎のリアルタイムUHR周波数推定を可能とした．また，機械学習モデルの学習済みパラメータを置換して動作させる仕組みを構築し，科学衛星搭載機器に実装した機械学習モデルのパラメータを事後更新することで精度向上を図る仕組みを確立した．本年度時点では疑似観測信号を用いた性能評価を行い，実観測データを用いた評価は実施できていないため，今後の研究でより現実に近い状況下でのUHR周波数決定精度の評価を行う必要がある．更に，本研究成果で得られたオンボードAIシステムを軌道上で実証する機会を獲得し，2027年の開発完了及び打ち上げを目指して衛星搭載に向けた検討を開始した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた，オンボードAIデバイスの科学利用に向けた性能評価と，衛星-地上間通信を模擬した環境でのモデルパラメータ更新の仕組みを構築することができた．一方，実観測データを用いた評価によって，より現実に近い状況下での性能評価を行うことが重要であり，今後取り組んでいく必要がある．また，当初計画以上の成果として，本研究成果を宇宙実証する機会の獲得に成功した．
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| Strategy for Future Research Activity |
実観測データを用いた評価を行うとともに，より高機能（高精度・高速）なオンボードAI推論を実現するハードウェアやソフトウェアの検討を進める．また，今年度獲得した宇宙実証の機会に向けて，衛星搭載に向けたシステムの検討や試験を進めていく．
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